Somatische Mutationen Bedeutung der genetischen Diagnostik für die Klassifikation und Risikostratifizierung maligner Lymphome Lana Harder, Werner Grote Institut für Humangenetik des Universitätsklinikums Kiel Zusammenfassung In jüngerer Zeit wurden zahlreiche wiederkehrende Chromosomenverän derungen bei malignen Lymphomen identifiziert. Der Vergleich genetischer, histopathologischer und klinischer Da ten zeigte, dass bestimmte Chromoso menaberrationen mit pathologisch und klinisch definierten LymphomEntitäten assoziiert sind. Erkenntnisse der Tu morgenetik haben zudem ein besseres Verständnis der komplexen Mechanis men der Lymphomentstehung ermög licht. Der Nachweis primärer und se kundärer Chromosomenveränderun gen erlaubt heute vielfach konkrete Aussagen zur Diagnose und zum klini schen Verlauf und ermöglicht so eine optimale, risikoadaptierte Behandlung. Schlüsselwörter maligne Lymphome, Chromosomenab errationen Summary Lymphomagenesis is a multistep process. Primary chromosomal abnormalities, mostly in the form of translocations, have strong asso ciations with specific subtypes of lymphoma and are believed to be the initiating events in their pathogenesis. Some of the secondary genetic changes are random events with little functional significance, but other changes are nonrandom and asso ciated with unique changes in tumor biology. Cytogenetic findings can be helpful to biological and clinico pathological subtypes of lymphoma. Keywords lymphoma, genetic changes Einleitung Der Begriff „maligne Lymphome“ fasst eine histopathologisch und klinisch heterogene Gruppe von Neoplasien lymphatischen Ursprungs zusammen. Durch zytogenetische, molekularzyto! genetische und molekularbiologische Untersuchungen ist es gelungen, eine Reihe charakteristischer genetischer Veränderungen bei malignen Lympho! men zu identifizieren. Es werden pri! märe und sekundäre Veränderungen unterschieden. Verschiedene primäre Chromosomenaberrationen sind eng mit bestimmten morphologischen Lymphomsubtypen assoziiert, so dass ihrem Nachweis eine hohe differential! diagnostische Bedeutung zukommt. Diese primären Aberrationen, z. B. die Translokationen t(14;18)(q32;q21), t(11;14)(q13;q32) oder t(8;14)(q24; q32), treten bereits sehr früh in der Lymphompathogenese auf und wer! den als ein initiales Ereignis in der Ent! wicklung der Tumoren angesehen. Bei mehr als 80% aller Lymphome können darüber hinaus sekundäre Chromoso! menveränderungen nachgewiesen werden (Johannson et al., 1995). Im Gegensatz zu den primären Aberratio! nen sind sekundäre Veränderungen meist nicht spezifisch für bestimmte Lymphomsubtypen. Im Rahmen der Tumorprogression nimmt die Zahl und Komplexität der sekundären Chromo! somenaberrationen zu. Im Einklang mit dieser Beobachtung erlaubt ihr Nach! weis häufig konkrete Aussagen zum klinischen Verlauf (Offit et al., 1994; Schlegelberger et al., 1999). Der weit! aus größte Teil der bisher publizierten zytogenetischen Daten von malignen Lymphomen bezieht sich auf Neopla! medgen 14 (2002) 115 Somatische Mutationen Tab 1 Verteilung der Non,Hodgkin Lymphome (modifiziert nach Harris et al., 2000) Lymphom,Subtyp Diffus!großzellige B!Zell!Lymphome Follikuläre Lymphome Marginalzonen!B!Zell!Lymphome, MALT Periphere T!Zell!Lymphome B!CLL Mantelzell!Lymphome Burkitt Lymphome Mediastinale großzellige B!Zell!Lymphome Anaplastische großzellige Lymphome/T!0 Lymphoplasmozytische Lymphome Andere Subtypen % aller Fälle 30,6 22,1 7,6 7,6 6,7 6,0 2,5 2,4 2,4 1,2 10,9 sien der B!Zell!Reihe, die in Europa und in den USA deutlich häufiger sind als T!Zell!Lymphome (Tabelle 1). Im folgenden sollen die häufigsten kli! nisch relevanten Chromosomenaber! rationen bei B!Zell!Lymphomen darge! stellt werden. Dabei wird die neueste WHO!Klassifikation der malignen Lym! phome zugrundegelegt, die neben morphologischen, klinischen und im! munologischen Kriterien erstmalig auch zytogenetische und molekular! biologische Befunde zur Diagnostik heranzieht (Harris et al., 2000). därer Chromosomenaberrationen (Ta! belle 2) ein in Verteilung und Häufigkeit ähnliches Spektrum auf, während bei FL Grad 3b und bei DLBCL signifikant häufiger Verluste im langen Arm von Chromosom 6 und Zugewinne im lan! gen Arm von Chromosom 1 sowie überzählige Chromosomen 7 auftreten (Katzenberger et al., 2000, Horsman et al., 2001). Deletionen in 6q sind bei FL mit einer ungünstigen Prognose asso! ziiert. Bei Patienten mit t(14;18)(q32; q21)!negativen FL findet man überzu! fällig häufig eine Trisomie 3, eine Triso! mie 18, eine Translokation t(3;14) (q27;q32) sowie andere strukturelle Veränderungen mit Bruchereignissen in den Chromosomenregionen 3q27 (BCL6!Gen) und 14q32 (IGH!Genlo! cus) . ner ungünstigen Prognose verbunden. Da die konventionelle zytogenetische Diagnostik aufgrund der oft geringen Zahl und schlechten Qualität der Metaphasen bei Mantelzell!Lympho! men häufiger nicht zu einem verwert! baren Befund führt, bietet die Fluores! zenz!in!situ!Hybridisierung (FISH) zum Nachweis der Translokation t(11;14)(q13; q32) eine diagnostisch wichtige Ergänzung. Die häufigsten se! kundären Chromosomenaberrationen bei Lymphomen mit einer t(11;14)(q13;q32) sind Verluste der Chromosomen Y, 9 und 13 sowie eine Trisomie 3. Überzufällig häufig treten auch Verluste von chromosomalem Material aus 1p, 1q, 6q, 9p und 17p auf. Nicht selten findet man Duplika! tionen in 3q. Translokation t(11;14)(q13;q32) Die Translokation t(11;14)(q13;q32) ist charakteristisch für Mantelzell!Lym! phome. Diese Lymphom!Entität ist eine Erkrankung des höheren Lebens! alters. Das Mantelzell!Lymphom wird zumeist erst im fortgeschrittenen Sta! dium diagnostiziert. Es ist durch einen aggressiven, letztendlich therapiere! fraktären Verlauf gekennzeichnet und hat die schlechteste Prognose aller malignen Lymphome. Die Transloka! tion t(11;14) (q13;q32) kommt sowohl bei der klassischen als auch bei der blastären Variante des Mantelzell!Lym! phoms vor. Außerdem kann diese Translokation bei ca. 14% der Patien! ten mit Plasmozytom und sehr selten auch bei Patienten mit chronisch lym! phatischer Leukämie nachgewiesen werden. Bei all diesen Entitäten ist die Translokation t(11;14)(q13;q32) mit ei! Burkitt–Translokationen und andere strukturelle Veränderungen des MYC,Gens Nach den Richtlinien des Clinical Ad! visory Committee für die WHO!Klassi! fikation hämatologischer Neoplasien (Harris et al., 2000) ist der Nachweis einer Burkitt!Translokation oder eines Bruchereignisses im MYC!Gen in der Chromosomenregion 8q24 der „Gold! standard“ für die Diagnose eines Bur! kitt!Lymphoms bzw. einer B!ALL. Die typische Burkitt!Translokation t(8;14) (q24;q32) oder ihre Varianten t(2;8) (p11;q24) und t(8;22)(q24;q11) treten sowohl bei EBV!positiven als auch bei EBV!negativen Burkitt!Lymphomen auf, wobei allerdings die molekularen Bruchpunkte variieren (Siebert et al., 1998). Bei ca. 70% der Patienten mit einem Burkitt!Lymphom können neben einer Burkitt!Translokation sekundäre Translokation t(14;18)(q32;q21) Das follikuläre Lymphom (FL) ist mit 22% aller Non!Hodgkin Lymphome die zweithäufigste Entität dieser Lym! phome. Es muss von einer zunehmen! den Inzidenz an Neuerkrankungen ausgegangen werden (Landis et al., 1999). Die Erkrankung ist durch einen zumeist indolenten Verlauf gekenn! zeichnet. Die Translokation t(14;18) (q32;q21) stellt die für FL charakteristi! sche Chromosomenveränderung dar. Sie ist zytogenetisch bei 70!85% der niedrigmalignen FL der Grade 1, 2 und 3a, aber lediglich bei etwa 20% der FL Grad 3b nachweisbar (Katzenberger et al., 2000). Ca. 40% der FL gehen im Verlauf der Erkrankung in ein sekundär hochmalignes diffus großzelliges B! Zell!Lymphom (diffuse large B!cell lymphoma – DLBCL) über. Die t(14; 18)(q32;q21) ist bei etwa 1/3 aller DLBCL nachweisbar, die dann in Ge! nexpressionsanalysen in der Regel die für die aus dem Keimzentrum abstam! menden DLBCL typische „Signatur“ zeigen (Huang et al., 2002). FL der Grade 1!3a weisen bezüglich sekun! 116 Tab 2 Primäre und sekundäre Chromosomenaberrationen bei follikulären Lymphomen (nach Katzenberger et al., 2000). medgen 14 (2002) Aberration t(14;18)(q32;q21) der(3)(q27) +1/dup(1)(q) del(6)(q) +7 +12/dup(12)(q) +18 +X FL1 86% 3% 15% 22% 21% 11% 22% 19% FL2 FL3a 85% 3% 12,5% 22% 34% 16% 13% 9% 73% 18% 0% 29% 14% 0% 14% 29% FL 3b / DLBCL 22% 39% 92% 66% 58% 8% 25% 25% Translokation Lymphom,Subtyp t(1;14)(p22;q32) t(1;14)(q21;q32) t(2;14)(p13;q32) t(3;14)(q27;q32) und Varianten MALT Diffus!großzelliges B!Zell!Lymphom / Myelom B!CLL Diffus!großzelliges B!Zell!Lymphom / FL t(4;14)(p16;q32) t(6;14)(p25;q32) t(6;14)(p21;q32) Myelom Myelom Marginalzonen Lymphom / Diffus!großzelliges B!Zell!Lymphom / Myelom FGFR 3/ MMSET IRF 4 CCND3 t(7;14)(q21;q32) t(8;14)(q24;q32) und Varianten Marginalzonen Lymphom Burkitt Lymphom/ Diffus!großzelliges B!Zell!Lymphom CDK6 t(9;14)(p13;q32) t(10;14)(q24;q32) t(11;14)(q13;q32) t(11;14)(q23;q32) t(14;16)(q32;q23) t(14;18)(q32;q21) t(14;19)(q32;q13) t(14;20)(q32;q12) B!CLL Diffus!großzelliges B!Zell!Lymphom Mantelzell!Lymphom Primär mediastinales B!Zell!Lymphom Myelom FL / Diffus!großzelliges B!Zell!Lymphom B!CLL Diffus!großzelliges B!Zell!Lymphom PAX5 NFKB2 CCND1 (BCL1) PAFAH1 MAF BCL2 BCL3 MAF B Chromosomenveränderungen, am häufigsten Zugewinne in 1q und 7q sowie Verluste in 6q, 11q, 13q und 17p, nachgewiesen werden. Bei pädi! atrischen Patienten mit t(8;14)(q24;q32)!positivem Burkitt! Lymphom sind sekundäre Chromoso! menveränderungen mit zunehmender Anzahl mit einem aggressiveren Krankheitsverlauf assoziiert (Harder at al., Manuskript in Vorbereitung). Es gilt als erwiesen, dass eine Burkitt!Trans! lokation eine primäre Veränderung bei Burkitt!Lymphomen darstellt und des! halb Voraussetzung für die Diagnose eines Burkitt!Lymphoms bzw. einer B! ALL ist. Eine Burkitt!Translokation oder eine Veränderung mit Bruchpunkt im MYC!Gen ist allerdings nicht spezi! fisch für das Burkitt!Lymphom bzw. eine B!ALL, sondern kann auch se! kundär bei anderen Lymphomen auf! treten. Veränderungen im MYC!Gen fördern in der Regel die Progression bzw. Transformation der Erkrankung und sind häufig mit einer L3!Morpho! logie der Blasten im Knochenmark as! soziiert, wie sie auch für die B!ALL ty! pisch ist. Strukturelle Veränderungen in der Chromosomenregion 3q27 Die Translokation t(3;14)(q27;q32) mit Bruchpunkt im BCL6!Gen in der Chro! mosomenregion 3q27 wurde ur! sprünglich als primäre Chromosomen! veränderung bei diffus großzelligen B! Zell!Lymphomen beschrieben (Offit et al., 1994). Inzwischen konnte gezeigt werden, dass das BCL6!Gen bei B! Zell!Lymphomen nicht nur an IG!Loci verlagert sein kann, sondern auch durch viele andere Translokationspart! Translokations, partner BCL10 MUC1, BCL9, IRTA BCL11A BCL6 Tab 4 Molekularzytogenetisch nachweisbare Aberratio, nen bei der B,CLL (nach Döhner et al., 2000) A H GÜ del(11)(q) +12 del(13)(q) del(17)(p) 18% 16% 55% 7% 79 114 133 32 A = Aberration H = Häufigkeit GÜ = Medianes Gesamt, überleben (Monaten) MYC ner aktiviert wird. Strukturelle Verände! rungen in der Chromosomenregion 3q27 kommen auch als sekundäre Aberrationen vor, z. B. bei Lymphomen mit einer t(14;18)(q32; q21). Zur kli! nisch!prognostischen Bedeutung von BCL6!Rearrangements existieren widersprüchliche Daten. Nach Offit et al. (1994) sind BCL6!Veränderungen bei diffus großzelligen B!Zell!Lympho! men häufig mit einem extranodalen Befall und einer guten Prognose asso! ziiert. Andere Studien konnten dies allerdings nicht bestätigen (Bastard et al., 1994, Jerkeman et al., 2002). Bruchereignisse im IGH,Locus Bei den Translokationen t(3;14)(q27; q32), t(8;14)(q24;q32), t(11;14)(q13; q32) und t(14;18)(q32;q21) gelangen die Onkogene BCL6, MYC, BCL1/ CCND1 und BCL2 unter den Einfluss des IGH!Locus in der Chromosomen! region 14q32. Dies führt zur Deregula! tion der genannten Gene und kann z.B. eine Inhibition der Apoptose oder eine Beschleunigung des Zellzyklus zur Folge haben. Neben den genann! ten Translokationen wurden bei B!Zell! Lymphomen zahlreiche weitere wieder! kehrende Translokationen mit Bruch! punkt im IGH!Locus oder einem ande! ren Immunglobulingen beschrieben. Allerdings treten diese Translokationen deutlich seltener auf, als die t(8;14) (q24;q32), t(11;14)(q13;q32) oder t(14; 18)(q32;q21). Die Mehrzahl der Trans! lokationen mit Beteiligung des IGH!Lo! cus scheint charakteristisch für be! stimmte Lymphomsubtypen zu sein. So ist die Translokation t(14;19) (q32; q13) eng mit der B!CLL, die t(7;14) (q21;q32) mit dem splenischen Margi! Somatische Mutationen Tab 3 Wiederkehrende Translokationen bei B,Zell Lymphomen mit Bruchpunkt im IGH,Gen,Locus (modifiziert nach Siebert et al., 2001) nalzonenlymphom und die t(11;14) (q23;q32) mit dem primär mediastina! len B!Zell!Lymphom assoziiert. Meh! rere Translokationen mit einem Bru! chereignis im IGH!Locus wurden in! zwischen molekulargenetisch charak! terisiert (Tabelle 3, Siebert et al., 2001). Charakteristische Chromosomen, veränderungen bei chronisch lymphatischer Leukämien der B,Zell,Reihe Die chronisch lymphatische Leukämie der B!Zell!Reihe (CLL) ist in der west! lichen Welt die häufigste leukämische Erkrankung (31% aller Leukämien). In den USA werden jährlich mehr als 7000 Neuerkrankungen beobachtet. Die Inzidenz der CLL steigt mit höhe! rem Alter rasch an, scheint aber im Gegensatz zu anderen Lymphomen insgesamt nicht zuzunehmen (Herrin! ton et al., 1998, Landis et al., 1999). Wie viele andere maligne Erkrankun! gen kann auch die CLL zum Zeitpunkt der Diagnose mit einem weiten Spek! trum klinischer Symptome und patho! logischer Laborwerte einhergehen. Mit molekularzytogenetischen Methoden sind Chromosomenveränderungen in bis zu 90% aller CLL nachweisbar. Die Detektion charakteristischer Chromo! somenaberrationen hat in jüngerer Zeit eine wesentliche Bedeutung für die Abschätzung der Prognose der CLL erlangt. Die häufigsten Chromosomen! aberrationen sind Deletionen in 11q, 13q und 17p sowie eine Trisomie 12 (Tabelle 4). Diese Aberrationen kom! men sowohl isoliert als auch in Kombi! nation vor. medgen 14 (2002) 117 Somatische Mutationen Deletionen im langen Arm des Chro! mosoms 11 führen häufig zum Verlust des ATM!Gens in der Chromosomen! region 11q22~23. Sie treten gehäuft bei jüngeren Patienten mit Lymphkno! tenbefall und einem aggressiveren Er! krankungsverlauf auf. Bei etwa 16% der Patienten mit einer CLL kann eine Trisomie 12 nachgewiesen werden. Die prognostische Relevanz der isolierten Trisomie 12 ist noch nicht eindeutig geklärt. Bei über 50% der CLL können Deletionen der Chromosomenregion 13q14 nachgewiesen werden. Trotz in! tensiver Bemühungen konnte ein durch die Deletionen in 13q betroffe! nes Gen bisher nicht identifiziert wer! den. Patienten mit einer isolierten De! letion in 13q zeigen eine längere Über! lebenszeit als Patienten mit anderen Chromosomenveränderungen. Bei ca. 7% der CLL kann eine Deletion des TP53!Gens in der Chromosomenre! gion 17p13 nachgewiesen werden. Es besteht dann häufig eine Therapieresi! stenz mit entsprechend ungünstiger Prognose und kurzem Gesamtüberle! ben. Genetische Veränderungen bei Hodgkin,Lymphomen Im Gegensatz zu den Non!Hodgkin! Lymphomen sind die genetischen Grundlagen der Hodgkin!Lymphome noch weitgehend ungeklärt. Die zyto! genetische Analyse dieser Tumoren ist dadurch erschwert, dass die Lym! phom!Zellen im Vergleich zu den sie begleitenden reaktiven Zellen eine Minderheit darstellen. Der Nachweis einer klonalen Population von Tumor! zellen gelang bei Hodgkin!Lympho! men erst mit Hilfe spezieller Methoden wie der FICTION!Technik (Kombination von Immunfluoreszenz und FISH) und der vergleichenden Genomhybridisie! rung (Comperatite Genomic Hybridiza! tion – CGH). Auch die molekulargene! tische Analyse von Einzelzellen, die durch Mikromanipulation gewonnenen wurden, hat zu neuen Erkenntnissen geführt. Kürzlich konnten verschiede! ne Arbeitsgruppen zeigen, dass in Tu! morzellen von Patienten mit klassi! schem Hodgkin!Lymphom gehäuft Amplifikationen und strukturelle Verän! derungen im kurzen Arm des Chromo! soms 2 (2p13REL/BCL11A!Gen) so! wie strukturelle Veränderungen in der 118 medgen 14 (2002) Chromosomenregion 9p24~25 (JAK2! Gen) auftreten (Joos et al., 2002, Mar! tin!Subero et al., 2002). Die klinische Bedeutung dieser Chromosomenaber! rationen ist derzeit noch unklar. Im Gegensatz zu Non!Hodgkin Lympho! men scheinen Veränderungen des TP53!Gens bei Hodgkin!Lymphomen eine eher untergeordnete Rolle zu spielen. fication of neoplasms of the hematopoietic and lymphoid tissues: report of the Clinical Advisory Committee meeting, Airlie House, Virginia, No! vember. Hematol J 1: 53!66. Ausblick Der Nachweis wiederkehrender Chro! mosomenveränderungen ist für die Differentialdiagnose, die Therapiepla! nung und die Verlaufskontrolle malig! ner Lymphome von erheblicher Be! deutung. Darüber hinaus erlauben spezielle zytogenetische Befunde Aus! sagen über die Prognose der Erkran! kung. Die Kombination der klassischen Chromosomenanalyse mit Methoden der Molekularzytogenetik (Fluores! zenz!in!situ!Hybridisierung an Meta! phasen und Interphasen) ermöglicht eine sichere Identifizierung numeri! scher, grobstruktureller und auch kryp! tischer Chromosomenveränderungen. Durch die Klonierung der Bruchpunk! te können neue Gene identifiziert wer! den, die eine Rolle bei der Entstehung lymphatischer Neoplasien spielen. Huang JZ, Sanger WG, Greiner TC, Staudt LM, Weisenburger DD, Pickering DL, Lynch JC, Armi! tage JO, Warnke RA, Alizadeh AA, Lossos IS, Levy R, Chan WC (2002) The t(14;18) defines a unique subset of diffuse large B!cell lymphoma with a germinal center B!cell gene expression profile. Blood 99: 2285!2290. 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